Biomoleculas

INTRODUCCIÓN

Las distintas funciones que permiten mantener el fenómeno de la vida van desde alimentarse, respirar, reproducirse entre otras; estas son funciones características de todo ser viviente. Al margen de su naturaleza, tamaño o forma, cualquiera de ellas sirven, para cumplir con la formación estructural, funcional y genética de un individuo.

A los compuestos existentes en los organismos se les llama Biomoléculas y Bioelementos y la función de cada una de estas en los seres vivos son indispensables, puesto que ellas intervienen en los procesos metabólicos que existen, contribuyendo así a la realización específica de las diversas reacciones químicas. Es muy probable que estas palabras no sean tan familiares para nosotros, pero ciertamente ellas están bastantes enmarcados en nuestra vida cotidiana, ya que son el combustible que utiliza el organismo para proveerse de energía. Pertenecen a este grupo los carbohidratos, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, el carbono, el oxigeno entre otras; sus funciones son muy diversas y gracias a estas el individuo puede llevar a cabo un desarrollo apto para su existencia.

¿Qué son las Biomoléculas?

Las Biomoleculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos, se clasifican en glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos; el conjunto de todos ellos constituye lo que se llama materia orgánica. De forma general, se utilizan biológicamente para tres funciones: estructural (forman estructuras biológicas), energética (liberan ó almacenan energía), y dinámica (intervienen en reacciones biológicas), antiguamente llamados principios inmediatos. Las Biomoleculas inorgánicas son sobretodo agua, sales minerales y gases como oxígeno y dióxido de carbono.

Características de las Biomoléculas.

Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.

Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales -C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos.

Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C, C y O, C y N, así como estructuras lineales ramificadas cíclicas, heterocíclicas, etc.

Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales(alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.

Clasificación de las Biomoleculas.

Según la naturaleza química, las Biomoleculas son:

Biomoléculas inorgánicas:

Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, etc) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).

Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos:

Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono.

Están constituidas, principalmente, por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en mucha menor proporción.

Tipos de Biomoléculas.

Glúcidos.

Siempre contienen carbono, hidrogeno, y oxigeno químicamente se pueden definir como polialcoholes con un grupo carbonilo (aldehído ó cetona). Realizan las siguientes funciones:

Proporcionan energía, hasta 4 Klas/gr. (glucosa), y la almacenan (almidón, glucógeno). Forman estructuras (celulosa, ribosa del RNA, etc.). Constituyen moléculas de tipo dinámico (vitamina C, heparina, etc.).

Los principales grupos son:

Monosacáridos: son los más sencillos. A veces se les llama azúcares por su sabor dulce, y carbohidratos por contener el hidrogeno y el oxigeno en la misma proporción que el agua. Su fórmula general es CnH2nOn, siendo en un número de carbono entre 3 y 7: triosas, tetrosas, pentosas, etc. Según que su grupo carbonilo sea un aldehído ó una cetona, los monosacáridos serán respectivamente Aldosas ó Cetosas.

Disacáridos: Se forman por la unión de dos monosacáridos, creándose el enlace O-Glucosídico, α ó β, y de tipo monocarbonílico (unión entre el carbono anomérico del primer monosacárido y otro no anomérico del segundo; en este caso se conserva el poder reductor: G + G —› Maltosa; Gal + G —› Lactosa), ó dicarbonílico (unión de los dos carbonos anomérico de ambos monosacáridos, con lo que se pierde el poder reductor: G + F —› Sacarosa). Los disacáridos suelen tener función energética, hidrolizándose para obtener sus monosacáridos constituyentes.

Polisacáridos: Se forman por la unión de miles de unidades de monosacáridos (principalmente glucosas), estableciendo enlaces Glucosídico entre ellos, y perdiendo en este proceso el poder reductor, la solubilidad (forman dispersiones coloidales), la cristalización, y el sabor dulce. Si los enlaces son del tipo α, el polisacárido tendrá función de reserva energética: almidón (formado por amilosa, lineal, y amilopectina, ramificada) en las células vegetales, y glucógeno (molécula helicoidal y parecida a la amilopectina del almidón, pero más ramificada) en las animales. Si el enlace es de tipo β, el polisacárido tendrá función estructural: celulosa (estructura lineal y sin ramificar) de la pared celular de los vegetales, quitina (unión de miles de NAGs), formando exosqueletos de artrópodos y la pared celular de los hongos.

Lípidos.

Formados por carbono, hidrogeno y oxigeno, se caracterizan por su insolubilidad en agua y su composición hidrocarbonada. Actúan como materiales de reserva energética (pueden proporcionar 9 Kcals/gr.), como materiales estructurales (membranas celulares), ó como moléculas dinámicas (vitaminas liposolubles, ciertas hormonas, etc.). Los más sencillos son:

Los principales grupos son:

Ácidos grasos: compuestos por una cadena lineal de un número par de carbonos, y una función ácido terminal: CH3-(CH2)n-COOH. Si sólo contiene enlaces sencillo son saturados (ác. palmítico, esteárico), y si presenta dobles enlaces son insaturados (oleico, linoleico). Su función es de reserva energética, y pueden esterificarse (a través del enlace éster) con alcoholes formando ésteres, que se hidrolizan a su vez recomponiendo sus constituyentes. Asimismo pueden saponificarse con álcalis, obteniéndose jabones (sales orgánicas). Los lípidos que se forman al esterificarse ácidos grasos con alcoholes de diverso tipo se llaman saponificables, pues tienen la propiedad de saponificarse. De ellos, los más sencillos son los glicéridos ó acilglicéridos, de función de reserva energética, esterificados con glicerina: oleina, estearina, palmitina, y que normalmente se llaman grasas, aceites y sebos. Cuando el alcohol con que se esterifica el ácido graso es de cadena muy larga, se forman los céridos (ceras), que se caracterizan por ser muy lipófilos (=hidrófobos) y tener función protectora. Si los glicéridos contienen otros compuestos, forman los fosfolípidos (lecitina, cefalina) y esfingolípidos (esfingomielina, gangliósidos), fundamentales en las células pues forman la estructura bicapa de las membranas celulares: lípidos de membrana.

Un tercer tipo de lípidos se caracterizan por no contener ácidos grasos en su composición, y por tanto no poder saponificarse: lípidos insaponificables. Su función suele ser metabólica, y algunos son muy importantes: terpenos como el fitol (alcohol de la clorofila), las vitaminas A, E y K, el caucho, y esteroides como el colesterol, la vitamina D, las hormonas de la corteza suprarrenal y sexuales.

Proteínas.

Contienen siempre C, H,O y N, y están constituidas por la unión de unas unidades básicas llamadas aminoácidos (α'αs), que químicamente contienen una función amina y otra ácido. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

Los principales grupos son:

Aminoácidos como tienen carbonos asimétricos, también tienen estereoisomería (en la naturaleza, la mayor parte son formas L), y actividad óptica dextro (+) ó levo (-).

Químicamente tienen carácter anfótero por presentar doble ionización, y se comportan como ácidos ó bases dependiendo

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